Experiments on concrete under uniaxial impact tensile loading: Fid-Bau Portal

Experiments on concrete under uniaxial impact tensile loading

Zielinski, A. J. / Reinhardt, H. W. / Körmeling, H. A.

Abstract A problem of practical importance for designing of structural elements is discussed in this paper—the behaviour of concrete subjected to uniaxial impact tensile loading. The “Split Hopkinson Bar” technique was adopted for testing concrete in uniaxial tension at stress rates between 2 and 60 N/mm2/ms. A remarkable increase in tensile strength was observed due to high stress rate. The ratio of impact and static tensile strength varied between 1.33 and 2.34 for various concrete mixes. The influence of maximum aggregate size, water-cement ratio, cement content, cement type and quality, specimen humidity, static compressive strength and loading/casting direction upon the uniaxial impact tensile strength was studied. The high stress rate resulted in an increase of the modulus of elasticity of concrete in uniaxial tension. An explanation for the observed phenomena is suggested.

Résumé On s'est servi de la méthode d'essai «Split Hopkinson Bar» pour soumettre des cylindres en béton à des essais de traction uniaxiale avec des vitesses de mise en tension de 2 à 60 N/mm2/ms. On a réalisé 213 essais en mesurant les contraintes et les déformations sous des efforts de choc. On a constaté une augmentation évidente de la résistance à la traction due à la vitesse élevée de la mise en charge. La relation entre la résistance à la traction uniaxiale et la résistance à la traction par fendage varie entre 1,33 et 2,34 pour 26 mélanges différents de béton choisis pour ce programme. On a remarqué que la résistance à la traction uniaxiale diminue quand la dimension maximale des granulats augmente et semble diminuer quand le facteur eau-ciment et la teneur en ciment augmentent dans les limites de la recherche. Le type et la qualité du ciment, l'humidité des éprouvettes et la résistance à la compression statique du béton n'influencent pas la résistance à la traction uniaxiale au choc. La résistance des éprouvettes chargées perpendiculairement à la direction du bétonnage a été plus élevée que la résistance obtenue dans un essai où la direction de la charge et celle du bétonnage étaient parallèles. Le chargement très rapide fait que la valeur du module d'élasticité augmente remarquablement pour le béton soumis à une contrainte de traction uniaxiale. Contrairement à ce qui se passe pour le béton soumis à une compression au choc où les contraintes maximales augmentent et les déformations correspondantes diminuent, dans le cas de traction au choc les tensions augmentent tandis que les déformations augmentent aussi. On discute tous les phénomènes observés et dans la mesure du possible on les explique.